城市综合管廊工程电气自控设计探讨

陶 清

湖南华亿电子工程有限公司，湖南株洲 412000

城市综合管廊也叫作共同沟，即在地下进行公用空间的搭设，然后将城市各个管线在这一空间中进行集中敷设。同时，综合管廊中还有投料口、检修口以及监控系统的设置，以此实现对综合管廊的实时监控与管理。在城市综合管廊工程建设过程中，必须严格按照规定要求进行工程设计，特别是电气自控设计。设计师应当坚持科学合理的设计原则，对城市综合管廊的概念进行充分掌握，根据实际情况优化设计方案，保证综合管廊电气系统运行的安全性、稳定性与可靠性，从而充分发挥出城市综合管廊的各项功能。文章主要探讨城市综合管廊工程的电气自控设计要点。

1 综合管廊发展历程

1.1 国外综合管廊发展

综合管廊最初在国外出现，其研究历史目前已达两百年左右。随着科技水平的不断上升，综合管廊得到了迅速发展。近年来，城市综合管廊工程数量越来越多，规模越来越大，其功能也逐渐向着多样化方向发展。1833年，综合管廊开始在法国巴黎出现，最初是为了改善城市环境、解决地下管线布设杂乱等问题。调查研究表明，目前巴黎综合管廊的长度已经超出100km，属于比较完善的综合管廊系统。在巴黎之后，汉堡、伦敦等一些大型城市也逐渐开始建设综合管廊工程。从上个世界开始，许多发达国家，如日本、美国等也开始了城市综合管廊的兴建事业。

1.2 国内综合管廊发展

尽管综合管廊已经发展了约两百年，但是相较于发达国家，国内在综合管廊的研究与建设上时间较短，起步较晚，并且主要在大城市集中建设，如北京、上海及成都等地区。许多城市并未开始综合管廊建设工作。20世纪90年代初，上海建设了国内首个综合管廊，其规模和距离都比较大，总长达到11.125km，主要包含四种管线，即供水、供电、煤气以及通讯管线。2006年，北京建设了国内第二个综合管廊工程。调查研究显示，综合管廊具有很高的应用价值，其应用和推广前景非常广阔[2]。

2 城市综合管廊工程电气自控设计

2.1 工程概况分析

某一占地面积约60公顷、建筑面积约70万m2的高新技术开发区，其地块被划分为12个，主要功能为科研办公，其他功能包括试验室以及市政用地等。在该高新技术开发区内，所有建筑都要设置电力设施、给排水设施、通信设施以及温度调节设施等。该地区综合管廊的形状为矩形，以钢筋混凝土结构为主，长度2.4km，高度2.5m，埋深6m，人行通道宽度为1m。综合管廊主要在绿化带下部区域铺设，部分管廊铺设在人行道及道路交叉区域下部。

在城市综合管廊建设施工中，必须严格按照以下原则进行：首先，如果管线与管线之间没有干扰问题，则将其在同一个舱室内设置。如果管线和管线之间相互干扰，根据实际情况将其在不同舱室内设置；其次，热力管线与电力管线需要在不同舱室中分设；最后，通讯管线与高压输电管线需要在不同舱室中分设。在以上三个原则的指导下，该地区综合管廊共设置电舱、冷水舱和热水舱三个舱室。电舱中铺设电力管线及电缆，冷水舱中铺设制冷供水管道及回水管道，并将两层弱电电缆及其支架设置在冷水舱单侧上部位置。热水舱中铺设给水管道、喷淋管道、生活用水管道、供热管道以及消防栓管道等[3]。

高新技术开发区有着比较全面的综合管廊系统，涉及给排水系统、照明系统、通风系统、报警系统以及电力系统等多个系统。在设计过程中，防火分区每隔200m进行设置，数量12，并利用防火墙进行分隔。根据相关规范，所有防火区必须有投料口及通风口的设置，投料口同样可用作逃生出口。同时各个地块需要有接口留出，便于迅速有效地接入各个工程管线。

2.2 供配电系统

2.2.1 供电系统

在综合管廊整个电气系统中，属于二级负荷的设备有应急照明、消防、报警以及监控设备，其他为三级负荷设备。综合管廊长度比较长，所以供电采取10kV高压供电。在考虑到低压电源的供电半径后，将2台变电站安装在综合管廊中，负责为其中的全部用电设备提供电源。各个防火区中都要进行相应配电单元的设置，并进行电能计量装置的安装。供电方式为交流220/380V三相五线，配电系统为TN-S低压配电系统。对于普通设备，电缆需要具备良好的阻燃性能；对于火灾发生时仍要工作的设备，需要选取矿物绝缘电缆。同时，为防止因意外断电导致安全事故，综合管廊中还进行了EPS应急电源的配置，数量为3，以此满足意外断电时的消防以及照明需求。除此之外，还要沿着综合管廊的线路安装检修插座，插座等级为IP54，容量为15kV，布设间距为50m，高度则为0.5m。

2.2.2 照明系统

照明设备包括正常照明与应急照明两种。一般来说，综合管廊中的照度设置在501x，这样可以方便人们通行，为管线检修工作提供便利。通常来说，管廊内部的照明设备只有在检修阶段才开启。设计人员应考虑到实际情况将照度适当增加，以免造成能源浪费现象。适当增加进出口部位、设备操作部位的照度。此外，在综合管廊内部，疏散照明设备的亮度不可低于0.51x，应急电源的供电时间应当持续在1h以上。采用具备防水、防潮功能的灯具作为照明灯具，防护等级在IP54以上，并对其进行必要保护，以免外力作用损坏灯具。为节约电能，采取LED节能光源作为照明光源，安全出口指示灯应当设置在所有出入口、防火门上部。管线辐射大多沿着管廊侧壁进行，以此在侧壁上安装指示灯难度较大，管线、设备等也可能会挡住指示灯，一般采取吸顶方式进行设计安装，并进行荧光反射标识的设置[4]。

2.2.3 电缆的选择和敷设

该综合管廊长度较长，在选择电缆截面时需要认真计算电压降，一旦无法满足相关要求，需要根据实际情况适当增加电缆截面，保证各个设备运行的安全性及稳定性。该工程照明支路的最大距离已经达到300m左右，因而选用0.45/0.75kV（3×6）mm2阻燃电缆用作照明配电；该工程消防排风供电的最大距离达到230m左右，因而选用1kV（4×10）mm2的矿物绝缘电缆作为消防排风供电。

2.3 自控系统

利用百兆光纤的以外网将控制中心与各个区域的控制站连接起来，各个区域的管廊内部温湿度、氧含量、排水泵以及排风机等设备由PLC控制站负责控制；管沟内部设备的控制方式分为两种，即手动控制与自动控制。前者通过人口操作控制箱的按钮进行，后者通过中央计算机的监控系统进行。利用控制箱的转换开关，能够实现手动控制与自动控制之间的转换；各个防火分区中设置1个检测点，用于检测温度传感器、湿度传感器及氧量监测仪；在积水坑中设置浮球液位开关。将液位监测高位报警设备设置在积水坑中，将该区域中的管道阀门关闭；在正常条件下，排风机与排烟机发挥通风换气功能，通过自动控制系统进行控制，一旦发生火灾，这些设备则发挥排烟功能，通过消防控制室进行控制。

2.4 消防通风系统

将感烟探测器安装在综合管廊的顶部中央，布设间距控制在15m以内；将手动报警按钮设置在所有防火分区的入口位置，其间距控制在60m以内，并距离地面1.4m；消防对讲电话每隔40m设置，设置位置为地下综合管沟内部、各区域设备之间，消防对讲电话底部与地面的距离控制在1.4m；报警警铃应当设置在各个防火区的中部，并且安装在顶板下。

2.5 安全防范系统

安防系统主要包括闭路电视监控系统、出入口控制系统以及防盗报警系统这三个子系统，在设计时应当加以注意；在控制中心上设置闭路监控机房，将机柜监视器设置在各个区域的设备之间；将门禁读卡器设置在综合管廊的所有检修口位置、区域设备门口位置等。将防盗报警探测设备设置在综合管廊的所有进料口、检修口、区域设备之间的位置，一旦出现非法入侵现象能够及时报警。选择红外微波双鉴探测器作为防盗报警探测器；在各个防火分区中，采取吸顶安装方式，每隔约200m进行1台球型摄像机的设置，实时监视和跟踪综合管廊内部状况。

3 结语

随着城市土地资源越来越紧张，综合管廊在城市规划建设中的地位也越来越高。在城市中建设综合管廊工程，不仅可以缓解用地紧张局面，还能有效保护管线，降低管线铺设对城市路面的破坏。供电距离长、容量分散等是综合管廊电气系统的主要特点，这就要求设计师做好综合管廊工程电气自控设计工作，确保设计科学合理，有效保证综合管廊电气自控系统运行的安全性、稳定性与可靠性。